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JPH06308498A - Ferroelectric liquid crystal element - Google Patents

Ferroelectric liquid crystal element

Info

Publication number
JPH06308498A
JPH06308498A JP5095995A JP9599593A JPH06308498A JP H06308498 A JPH06308498 A JP H06308498A JP 5095995 A JP5095995 A JP 5095995A JP 9599593 A JP9599593 A JP 9599593A JP H06308498 A JPH06308498 A JP H06308498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
stripe
electrode
ferroelectric liquid
pixel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5095995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirokatsu Miyata
浩克 宮田
Katsuhiko Shinjo
克彦 新庄
Katsutoshi Nakamura
勝利 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP5095995A priority Critical patent/JPH06308498A/en
Publication of JPH06308498A publication Critical patent/JPH06308498A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a liquid crystal element having a large gradation number and high contrast by forming stripes of projections on the surface of one electrode, subjecting the electrode to perpendicular orientation, forming a film on the other electrode, and then uniaxially orienting the film. CONSTITUTION:Stripes of projections 32 are formed on a substrate 31 having an electrode 39 on the one surface. This substrate is stuck with the other electrode substrate 34 by keeping a certain gap by a spacer 33. This element has the electrode 39 where projections 32 are formed and a flat electrode 38, and an oriented film 35 is formed only on the flat side of the element where no projection is formed. This film is uniaxially oriented (by rubbing) in such a manner that the oriented direction is parallel to the longitudinal direction of the stripes of projections on the electrode 39 when the substrates 31, 34 are laminated. On the interface where the stripes of projections are formed, a perpendicularly oriented layer 36 is formed. A ferroelectric liquid crystal 37 is injected between two substrates 31, 34 to obtain the element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン等に利用
される液晶素子に関し、特に強誘電性液晶を用い、階調
性を持たせた強誘電性液晶素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device used in televisions and the like, and more particularly to a ferroelectric liquid crystal device using a ferroelectric liquid crystal and having gradation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のアクティブマトリクス駆動方式を
用いた液晶テレビジョンパネルでは、薄膜トランジスタ
(以下、「TFT」と記す)を画素毎にマトリクス配置
し、TFTにゲートオンパルスを印加してソースとドレ
イン間を導通状態とし、この時画像信号がソースから印
加され、キャパシタに蓄積され、この蓄積された画像信
号に対応して液晶(例えばTN液晶)が駆動し、同時に
画像信号の電圧を変調することによって階調表示が行な
われている。
2. Description of the Related Art In a conventional liquid crystal television panel using an active matrix driving system, thin film transistors (hereinafter referred to as "TFTs") are arranged in a matrix for each pixel, and a gate-on pulse is applied to the TFTs to form a source and drain. The image signal is applied from the source and stored in the capacitor at this time, and the liquid crystal (for example, TN liquid crystal) is driven according to the stored image signal, and at the same time, the voltage of the image signal is modulated. Is used for gradation display.

【0003】しかしこのようなTN液晶を用いたアクテ
ィブマトリクス駆動方式のテレビジョンパネルでは、使
用するTFTが複雑な構造を有しているため、作製工程
数が多く、高い製造コストがネックとなっている上に、
TFTを構成している薄膜半導体(例えばポリシリコ
ン、アモルファスシリコン)を広い面積に渡って被膜形
成することが困難である。
However, in such an active matrix drive type television panel using a TN liquid crystal, since the TFT used has a complicated structure, the number of manufacturing steps is large and the high manufacturing cost is a bottleneck. In addition to
It is difficult to form a thin film semiconductor (for example, polysilicon or amorphous silicon) forming a TFT over a wide area.

【0004】一方、低コストで製造できるものとしてT
N液晶を用いたパッシブマトリクス駆動方式の表示パネ
ルが知られているが、この表示パネルでは、走査線数
(N)が増大するに従って、1画素(1フレーム)を走
査する間に一つの選択点に有効な電界が印加されている
時間(デューティー比)が1/Nの割合で減少し、この
ためにクロストークが発生し、しかも画像のコントラス
トが低いという問題を有している上、デューティー比が
小さくなると各画素の階調を電圧変調により制御するこ
とが困難となるなど、高密度配線数の表示パネル、特に
液晶テレビジョンパネルには適していない。
On the other hand, T can be manufactured at low cost.
A passive matrix drive type display panel using N liquid crystal is known. In this display panel, one selection point is provided while scanning one pixel (one frame) as the number of scanning lines (N) increases. The time during which an effective electric field is applied (duty ratio) decreases at a rate of 1 / N, which causes crosstalk, and has the problem that the contrast of the image is low. Is difficult to control the gradation of each pixel by voltage modulation, and therefore it is not suitable for a display panel having a high number of wirings, particularly a liquid crystal television panel.

【0005】この様な従来のTN液晶が持つ根本的な問
題点を解決するものとして、クラークとラガヴァルらの
米国特許第4367924号などで双安定状態を持つ強
誘電性液晶素子が提案されている。この強誘電性液晶素
子は、理想的には、2つの双安定状態のいずれかに安定
しようとして、中間的な分子位置をとらないため、階調
表現には不向きであると考えられてきた。従って、強誘
電性液晶素子を用いて階調表示を行うには画素分割法に
代表されるようなディジタル的な手法による階調表示に
頼らざるを得なかった。
As a solution to such a fundamental problem of the conventional TN liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal device having a bistable state has been proposed in US Pat. No. 4,367,924 to Clark and Lagavar et al. . It has been considered that this ferroelectric liquid crystal element is not suitable for gradation expression because it ideally tries to stabilize in one of two bistable states and does not take an intermediate molecular position. Therefore, in order to perform gradation display using the ferroelectric liquid crystal element, it was necessary to rely on gradation display by a digital method typified by a pixel division method.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
述したディジタル的な手法による階調表示法では、1フ
レームを複数の画素によって構成されたサブクレームに
分割し、1フレーム描画時において、サブクレーム内の
各画素に対してデューティー比の異なった電界を印加し
て駆動する。この場合、高階調度特性を得るためには、
1つのサブクレームを構成する画素数が増大するため、
表示画面が大きくなるに従い、1画素あたりのデューテ
ィー比がかなり小さくなる。よって、高コントラストを
得るためには液晶材料の高速応答性が要求される。また
1画素の階調表示のために多数の駆動電極を必要とす
る。さらには、複雑な演算処理回路を必要とする等、近
年注目されている高品位テレビジョン(HDTV)など
の高階調表示素子に採用するには解決すべき技術課題が
多すぎる。
However, in the gradation display method by the digital method described above, one frame is divided into subclaims composed of a plurality of pixels, and when drawing one frame, The pixels are driven by applying electric fields having different duty ratios. In this case, in order to obtain high gradation characteristics,
As the number of pixels that make up one subclaim increases,
As the display screen becomes larger, the duty ratio per pixel becomes considerably smaller. Therefore, in order to obtain high contrast, high-speed response of the liquid crystal material is required. Further, a large number of drive electrodes are required for gradation display of one pixel. Further, there are too many technical problems to be solved for use in a high gradation display device such as a high definition television (HDTV) which has been attracting attention in recent years because it requires a complicated arithmetic processing circuit.

【0007】これに対して、本発明者らは、先ず、単一
のフレームに対し階調表示に対応して異なった波高値を
有するパルス電圧を液晶に印加して階調表示を行う方法
を見出した。しかしながら、この方法では、強誘電性液
晶の閾値特性が急峻であるため、非常に高い精度で印加
電圧を制御しなくてはならない。しかも、印加電圧に対
する表示画素内で局在的に発現する分極反転領域(ドメ
イン)の位置と、その成長方向がランダムになり易く、
その結果、線形の印加電圧−透過率特性を容易に得るこ
とが困難であった。
On the other hand, the present inventors firstly proposed a method of applying gray scale display by applying pulse voltages having different peak values corresponding to gray scale display to a liquid crystal for a single frame. I found it. However, in this method, since the threshold characteristic of the ferroelectric liquid crystal is steep, the applied voltage must be controlled with extremely high accuracy. Moreover, the position of the domain-inverted region (domain) that locally develops in the display pixel with respect to the applied voltage and the growth direction thereof are likely to be random,
As a result, it was difficult to easily obtain a linear applied voltage-transmittance characteristic.

【0008】又、コントラストの点で更なる改善の余地
が残されていた。
Further, there is room for further improvement in terms of contrast.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みてなされたものであり、簡単な構成で大きな階調数
を有する強誘電性液晶素子を提供することが目的であ
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal element having a large number of gradations with a simple structure.

【0010】本発明の別の目的は、コントラストの高い
液晶素子を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a liquid crystal device having high contrast.

【0011】上記目的は以下の構成により達成される。The above object can be achieved by the following configurations.

【0012】即ち本発明は、一対の対向電極間に配置し
た強誘電性液晶を有する液晶表示素子において、該対向
電極の片方の電極表面上にストライプ状の凸部が形成さ
れ、且つ凸部を形成した電極上に配向膜が形成され、さ
らに界面での液晶分子の配向方向が基板に対して略平行
となるような一軸配向処理が施されており、前記対向電
極電極の他方の電極上には垂直配向処理が施されている
ことを特徴とする強誘電性液晶素子である。
That is, according to the present invention, in a liquid crystal display device having a ferroelectric liquid crystal disposed between a pair of counter electrodes, stripe-shaped protrusions are formed on one electrode surface of the counter electrodes, and the protrusions are formed. An alignment film is formed on the formed electrode, and uniaxial alignment treatment is performed so that the alignment direction of liquid crystal molecules at the interface is substantially parallel to the substrate. Is a ferroelectric liquid crystal element characterized by being subjected to vertical alignment treatment.

【0013】上記目的は又、以下の構成により達成され
る。
The above object is also achieved by the following constitution.

【0014】即ち本発明は、一対の対向電極間に配置し
た強誘電性液晶を有する液晶表示素子において、該対向
電極の片方の電極表面上にストライプ状の凸部が形成さ
れ、且つ凸部を形成した電極上には垂直配向処理が施さ
れており、前記対向電極電極の他方の電極上には配向膜
が形成され、且つ界面での液晶分子の配向方向が基板に
対して略平行となるような一軸配向処理が施されている
ことを特徴とする強誘電性液晶素子である。
That is, according to the present invention, in a liquid crystal display device having a ferroelectric liquid crystal disposed between a pair of counter electrodes, stripe-shaped protrusions are formed on one electrode surface of the counter electrodes, and the protrusions are formed. A vertical alignment treatment is performed on the formed electrode, an alignment film is formed on the other electrode of the counter electrode, and the alignment direction of liquid crystal molecules at the interface is substantially parallel to the substrate. The ferroelectric liquid crystal element is characterized by being subjected to such uniaxial alignment treatment.

【0015】更には、一対の対向電極間に配置した強誘
電性液晶を有する液晶表示素子において、該対向電極の
一方の表面上にはストライプ状の凸部が形成されている
とともに、該対向電極のいずれか一方の表面上のみが垂
直配向処理されている強誘電性液晶素子である。
Further, in a liquid crystal display device having a ferroelectric liquid crystal disposed between a pair of counter electrodes, a stripe-shaped convex portion is formed on one surface of the counter electrode, and the counter electrode is formed. A ferroelectric liquid crystal device in which only one of the surfaces is subjected to vertical alignment treatment.

【0016】[0016]

【作用】本発明によれば、高コントラストの画像表示を
行うことができる。
According to the present invention, it is possible to display a high-contrast image.

【0017】又、本発明によれば、ドメインの大きさや
密度が印加電圧に良好にしかも再現性良く応答するもの
となるので、線形の印加電圧−透過率特性が容易かつ安
定的に得られ、優れたアナログ階調表示を行うことが出
来る。
Further, according to the present invention, since the size and density of the domain respond well to the applied voltage with good reproducibility, a linear applied voltage-transmittance characteristic can be easily and stably obtained. Excellent analog gradation display can be performed.

【0018】更に、本発明によれば、実質的に液晶の配
向状態の設定と凹凸状のストライプの形成という信頼性
のある技術との組み合わせのみで、印加電圧に良好に応
答するドメインを形成することが出来るので、制御性の
よいアナログ階調表示を行うことが出来る。
Further, according to the present invention, a domain which responds favorably to an applied voltage is formed only by a combination of a reliable technique of substantially setting the alignment state of liquid crystal and forming an uneven stripe. Therefore, it is possible to perform analog gradation display with good controllability.

【0019】そして、垂直配向処理を凸部電極側に施す
ことにより、良好な配向状態が得られる。一方、垂直配
向処理を凸部のない電極側に施すことによりより多諧調
数の表示が行える。
Then, a vertical alignment treatment is applied to the convex electrode side to obtain a good alignment state. On the other hand, by performing the vertical alignment treatment on the electrode side having no convex portion, it is possible to display a larger number of gradations.

【0020】[0020]

【好適な実施態様の説明】本発明の一実施態様を図1と
図2に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention is shown in FIGS.

【0021】図1の素子はストライプ状の凸部32があ
る側に垂直配向処理層36を設けた形態である。
The device of FIG. 1 has a form in which a vertical alignment treatment layer 36 is provided on the side where the stripe-shaped convex portions 32 are provided.

【0022】一方図2の素子はストライプ状の凸部32
がない側に垂直配向処理層36が設けられている形態で
ある。
On the other hand, the element shown in FIG. 2 has a stripe-shaped convex portion 32.
This is a mode in which the vertical alignment treatment layer 36 is provided on the side where there is no edge.

【0023】いずれの形態においても、高コントラスト
の表示を行うことができる。以上、詳しく説明する。
In either form, high contrast display can be performed. The details will be described above.

【0024】一方、図1の素子においては片側の電極3
9を有する基板31の側にストライプ状の凹凸修飾32
が形成されており、スペーサ33によって一定のギャッ
プを保って、対向電極基板34と貼り合わせられてい
る。凹凸修飾32を施した電極側と、修飾を施していな
い平坦な電極側のうちの、凹凸修飾を施していない平坦
な側のみに配向膜35が形成されており、上下基板を貼
り合わせた際に対向電極上のストライプ状凹凸のストラ
イプの長手方向と平行になるような方向に一軸配向処理
(ラビング)が施されており、対向側のストライプ状凹
凸を形成した側の界面に垂直配向処理層36が形成され
ている。そして2つの基板の間に強誘電性液晶37を注
入して素子が形成されている。
On the other hand, in the device of FIG. 1, the electrode 3 on one side is
Stripe-shaped irregularity modification 32 on the side of the substrate 31 having 9
Are formed and are bonded to the counter electrode substrate 34 with a constant gap maintained by the spacer 33. The alignment film 35 is formed only on the flat side which is not modified, of the electrode side which is provided with the unevenness modification 32 and the flat electrode side which is not modified, and when the upper and lower substrates are bonded together. Is subjected to a uniaxial alignment treatment (rubbing) in a direction parallel to the longitudinal direction of the stripes of the stripe-shaped irregularities on the counter electrode, and a vertical alignment layer is formed on the interface on the opposite side where the stripe-shaped irregularities are formed. 36 is formed. A ferroelectric liquid crystal 37 is injected between the two substrates to form an element.

【0025】本発明の素子の断面図を図2に示す。片側
の電極39を有する基板31の側に凹凸修飾としての凸
部32が形成されており、スペーサ33によって一定の
ギャップを保って対向電極基板34と貼り合わせられて
いる。凹凸修飾32を施した電極側と、修飾を施してい
ない平坦な電極側のうちの凹凸修飾を施した側に、配向
膜35を形成し、ストライプの長手方向に沿って一軸配
向処理(ラビング)を行い、平坦な側の界面には垂直配
向処理層36が施されている。そして2つの基板の間に
強誘電性液晶37を注入して素子が形成されている。
A cross-sectional view of the device of the present invention is shown in FIG. A convex portion 32 as an irregularity modification is formed on the side of the substrate 31 having the electrode 39 on one side, and the convex portion 32 is bonded to the counter electrode substrate 34 with a constant gap maintained by a spacer 33. An alignment film 35 is formed on the side of the electrode on which the irregularity modification 32 is applied and on the side of the flat electrode that is not modified on the irregularity modification, and the uniaxial alignment treatment (rubbing) is performed along the longitudinal direction of the stripe. The vertical alignment treatment layer 36 is applied to the interface on the flat side. A ferroelectric liquid crystal 37 is injected between the two substrates to form an element.

【0026】本発明に用いられる液晶セル、即ち画素を
形成する一対の電極としては、少なくとも一方が透明導
電体で形成されることが望ましく、そのような材料とし
ては酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫(IT
O)等が好適に用いられる。
At least one of the pair of electrodes forming the liquid crystal cell, that is, the pixel, used in the present invention is preferably formed of a transparent conductor. Examples of such a material include tin oxide, indium oxide, and indium oxide. Tin (IT
O) and the like are preferably used.

【0027】用いられる配向膜は、ポリイミド、ポリビ
ニルアルコール、等の有機物が好ましく、垂直配向処理
としては、ポリシロキサン塗布、シランカップリング処
理等が好ましいがこれらに限定されるものではない。
The alignment film used is preferably an organic substance such as polyimide or polyvinyl alcohol, and the vertical alignment treatment is preferably polysiloxane coating or silane coupling treatment, but is not limited thereto.

【0028】そして、本発明に好ましく用いられる強誘
電性液晶は、スメクチックC層における液晶分子のコー
ン角が20°以上と大きいもので、片側の電極界面に水
平配向処理が、もう一方の電極界面には垂直配向処理が
施されているような非対称なセルにおいて良好な配向を
示し、かつ2つの消光位のなす角度をカイラルスメクチ
ックC相での分子のコーン角の2倍に近い角度にするこ
とができ、結果としてコントラストの高い良好な液晶素
子を得ることができるものである。
The ferroelectric liquid crystal preferably used in the present invention has a large cone angle of liquid crystal molecules of 20 ° or more in the smectic C layer, and one electrode interface is subjected to horizontal alignment treatment and the other electrode interface is subjected to horizontal alignment treatment. Shows a good orientation in an asymmetric cell where vertical alignment treatment is applied, and makes the angle formed by two extinction positions close to twice the cone angle of the molecule in the chiral smectic C phase. As a result, a good liquid crystal element having high contrast can be obtained.

【0029】本発明において、ストライプ状凸部は一画
素内で均一な形状で形成されても不均一な形状で形成さ
れてもよい。また、一画素内を複数の副画素に分け、そ
れぞれの副画素内では均一とし、異なる副画素間では不
均一とするものであってもよい。この様なストライプ状
凸部は電極、或いはその上の配向膜の一部を用いて形成
してもよく、またストライプ状凸部のための特殊な部材
を設けてもよい。いずれにせよ、ストライプ状凸部は成
膜とパターニングにより容易に形成することができる。
In the present invention, the stripe-shaped convex portions may be formed in one pixel in a uniform shape or in a non-uniform shape. Alternatively, one pixel may be divided into a plurality of sub-pixels, and the sub-pixels may be uniform and different sub-pixels may not be uniform. Such a stripe-shaped convex portion may be formed by using a part of the electrode or the alignment film thereon, or a special member for the stripe-shaped convex portion may be provided. In any case, the stripe-shaped convex portion can be easily formed by film formation and patterning.

【0030】ストライプ凸部のピッチは、使用する液晶
材料、セル厚によって最適な値を選ぶ必要があるが、一
般的には3μm〜50μmが好ましい。また、凹部と凸
部の幅の小さい方がセル厚程度以上、一般的には1μm
以上であることが好ましい。さらに、ストライプの長さ
はカイラルピッチ程度以上が望ましく、一般的には凹部
と凸部の幅の小さい方に対して3倍以上必要で、好まし
くは10倍以上である。凹凸の段差は均一な配向状態を
維持する程度ならば良く、セル厚の2分の1程度以下、
一般的には100nm〜500nmの範囲が好ましい。
It is necessary to select an optimum value for the pitch of the stripe convex portions depending on the liquid crystal material used and the cell thickness, but it is generally preferable to be 3 μm to 50 μm. In addition, the smaller the width of the concave portion and the convex portion is about the cell thickness or more, generally 1 μm.
The above is preferable. Further, the length of the stripe is preferably about a chiral pitch or more, and generally, it is necessary to be 3 times or more, and preferably 10 times or more, to the smaller width of the concave portion and the convex portion. It is sufficient that the unevenness has a level difference that maintains a uniform alignment state, and is about half the cell thickness or less,
Generally, the range of 100 nm to 500 nm is preferable.

【0031】そして、本発明の液晶素子は、諧調表示を
行う素子として好ましく用いられる。
The liquid crystal element of the present invention is preferably used as an element for displaying a gray scale.

【0032】図3には、液晶分子が双安定状態のうちの
一方の状態である初期状態にある領域(黒領域)12の
中に液晶分子が双安定状態のうちの他方の状態に分極反
転したドメイン(白領域)13が複数縞状に発現してい
る画素11が模式的に示されている。一方、図4に比較
対象として、ドメイン22が縞状ではなく無秩序に形成
された画素21を示す。ドメイン13が縞状に発現する
場合には、同じ波形の信号を印加した場合に同じドメイ
ンが現われる確率が極めて高くなる。しかも信号の波高
値及び/またはパルス幅に応じて縞状ドメインの長さや
密度がリニアに変化する。従って、透過率の制御性が良
好になり階調表示に適したものとなるのである。一方、
図4の場合には、同じ波形の信号を印加したとしても、
その度ごとに現われるドメインの形状や大きさが異なる
ことが多く再現性に劣る。よって、透過率が信号の波高
値及び/またはパルス幅に完全には対応しなくなるので
ある。
In FIG. 3, the liquid crystal molecules are polarization-inverted to the other of the bistable states in a region (black region) 12 in the initial state, which is one of the bistable states. Pixels 11 in which a plurality of domains (white regions) 13 formed in a striped pattern are schematically shown. On the other hand, FIG. 4 shows, as a comparison target, a pixel 21 in which domains 22 are not formed in a striped pattern but are formed randomly. When the domains 13 are expressed in stripes, the probability that the same domain appears when signals of the same waveform are applied becomes extremely high. Moreover, the length and density of the striped domains change linearly according to the peak value and / or pulse width of the signal. Therefore, the controllability of the transmittance is improved and the display is suitable for gradation display. on the other hand,
In the case of FIG. 4, even if signals of the same waveform are applied,
The shape and size of the domains appearing each time are often different, resulting in poor reproducibility. Therefore, the transmittance does not completely correspond to the peak value and / or the pulse width of the signal.

【0033】本発明に用いられる中間調信号としては、
波高値のみが変調された信号や、パルス幅のみが変調さ
れた信号、或いは波高値とパルス幅の両方が変調された
信号のいずれでも良い。この様な中間調信号を発生する
中間調信号発生手段は、半導体集積回路等により作製さ
れる。より好ましくは、一対の電極の各々に独立した信
号を印加してそれらの組み合せにより中間調信号とする
ことが望ましい。
The halftone signals used in the present invention include:
It may be either a signal in which only the peak value is modulated, a signal in which only the pulse width is modulated, or a signal in which both the peak value and the pulse width are modulated. The halftone signal generating means for generating such a halftone signal is manufactured by a semiconductor integrated circuit or the like. More preferably, it is desirable to apply an independent signal to each of the pair of electrodes and combine them to obtain a halftone signal.

【0034】そして、液晶材料、電極材料、液晶セル内
での配向状態等を適宜選択設計して、中間調信号に応じ
て分極反転する領域を強誘電性液晶の層方向と略平行な
縞状領域として発現させることが好ましい。このような
縞状のドメインはストライプ状の凹凸を用いることによ
り、より発現させやすいものである。
Then, the liquid crystal material, the electrode material, the alignment state in the liquid crystal cell, etc. are appropriately selected and designed, and the region in which the polarization is inverted in accordance with the halftone signal is a stripe shape substantially parallel to the layer direction of the ferroelectric liquid crystal. It is preferably expressed as a region. Such a striped domain can be more easily expressed by using striped unevenness.

【0035】図5は本発明の素子の一画素を面に垂直な
方向から観察した場合のドメインの様子を説明するため
の模式図である。41は画素、42はストライプ凸部、
43は反転ドメインである。反転ドメイン43は縞状に
形成され、図4中のどのドメインの方向も層法線方向L
垂直な方向とほぼ一致している。つまり、反転ドメイン
43は層方向に伸びているのである。この様な縞状ドメ
インは、(A)のように複数のストライプを横切って伸
びる場合と、(B)のようにストライプ凹部のみ明確に
同一方向に縞状になり、はしご状にストライプ凹部をつ
なぐ形状の場合とがある。同一ピッチのストライプ凹凸
を付け凸部の幅を狭く、例えば液晶のカイラルピッチの
2分の1以下の幅の凸部とすることにより優先的に
(A)の状態を作り出すことができる。或いは、同一ピ
ッチのストライプ凹凸を付け、そのストライプ段差を比
較的低くすることによっても優先的に(A)の状態を作
り出すことができる。(A)、(B)いずれの場合であ
っても、反転ドメインは、印加信号に応じてその数は一
定のまま縞の太さが変化する。しかも、信号印加後、ド
メインウォールが形成されたさらに後にドメインが拡
大、或いは縮小する不安定性が極めて小さく、画素間で
の透過率のばらつきもほとんど見られなくなる。前述し
たように、ストライプのないセルの場合には、図4のよ
うに反転ドメインは、明確な方向性を持たず、且つ出現
位置にも規則性はなく、画素間で透過率がばらつき、さ
らにドメインウォール形成後ドメインの不安定性が見ら
れることになる。
FIG. 5 is a schematic view for explaining a state of a domain when one pixel of the device of the present invention is observed from a direction perpendicular to the surface. 41 is a pixel, 42 is a stripe convex portion,
43 is an inversion domain. The inversion domain 43 is formed in a striped pattern, and any domain in FIG. 4 has a layer normal direction L.
It almost coincides with the vertical direction. That is, the inversion domain 43 extends in the layer direction. Such a striped domain extends across a plurality of stripes as in (A) and only in the striped recess as shown in (B) is clearly striped in the same direction, connecting the striped recesses in a ladder shape. There are cases of shape. It is possible to preferentially produce the state (A) by providing stripe unevenness of the same pitch and narrowing the width of the convex portion, for example, by forming the convex portion having a width of ½ or less of the chiral pitch of the liquid crystal. Alternatively, it is possible to preferentially create the state (A) by providing stripe unevenness having the same pitch and making the stripe step relatively low. In both cases (A) and (B), the number of inversion domains changes depending on the applied signal while the number of stripes changes. Moreover, the instability in which the domain expands or contracts further after the domain wall is formed after the signal application is extremely small, and variations in transmittance between pixels are hardly seen. As described above, in the case of a cell without stripes, the inversion domain does not have a clear directionality and has no regular appearance position as shown in FIG. 4, and the transmittance varies between pixels. Instability of the domain will be seen after the domain wall is formed.

【0036】更に、諧調表示特性を向上させる為には凹
凸のピッチを単位画素内で変えることが好ましい。
Further, in order to improve the gradation display characteristic, it is preferable to change the pitch of the unevenness within the unit pixel.

【0037】等しい電圧を印加した後の反転ドメインの
面積は、ストライプピッチが小さいほど大きく、ピッチ
が大きくなるに従って形成されるストライプ状ドメイン
の密度は小さくなる。この原因として、過渡状態におけ
るストライプ間の力学的な相関がストライプの間隔によ
って大きく異なっているということが考えられる。即
ち、同様の過渡状態を経たとして、ストライプピッチが
小さい場合には縞状のドメインがラッチドメインとして
残るがストライプピットが大きい場合には反転ドメイン
はピッチが小さい場合と同様には残らず、元の状態に戻
されてしまうということである。
The area of the inversion domain after applying the same voltage is larger as the stripe pitch is smaller, and the density of the stripe domain formed is smaller as the pitch is larger. It is considered that the cause of this is that the dynamic correlation between stripes in the transient state greatly differs depending on the stripe interval. That is, after a similar transient state, when the stripe pitch is small, the striped domain remains as a latch domain, but when the stripe pit is large, the inversion domain does not remain as in the case where the pitch is small. It means that it will be returned to the state.

【0038】つまり、ストライプ状凸部の間隔によって
過渡状態における力学的な相関の差異が生じ、それによ
って閾値差が生じていると考えられるわけである。
That is, it can be considered that the difference in the mechanical correlation in the transient state occurs due to the interval between the stripe-shaped convex portions, which causes the threshold difference.

【0039】従って、ストライプ状凸部のピッチを1つ
の画素内で変化させることによって良好に閾値を制御す
ることができる。1つの画素中でストライプ状凸部のピ
ッチを変化させた場合のドメイン反転の様子を模式的に
図6に示す。図6中の各々の画素においてストライプ状
凸部ピッチは左側から右側へ連続的に大きくなってい
る。反転ドメインはストライプ状凸部の間隔の狭い領域
から出現しており、画素内に明確な閾値の勾配が形成さ
れている。
Therefore, the threshold value can be satisfactorily controlled by changing the pitch of the stripe-shaped convex portions within one pixel. A state of domain inversion when the pitch of the stripe-shaped convex portions in one pixel is changed is schematically shown in FIG. In each pixel in FIG. 6, the pitch of the stripe-shaped convex portions continuously increases from the left side to the right side. The inversion domain appears from a region where the stripe-shaped convex portions have a narrow interval, and a clear threshold gradient is formed in the pixel.

【0040】本発明のうち図1に示した実施態様によれ
ば、一方の電極表面上にのみ凹凸ストライプを設け、凹
凸ストライプを形成した側の電極には垂直配向処理を施
し、凹凸ストライプを設けていない対向電極側のみに配
向膜を形成して一軸配向処理を行うことによって、液晶
分子の分極反転ドメインの形状を縞状となるように制御
し、且つ階調制御性を向上させるとともに良好な配向状
態を形成するものである。
According to the embodiment shown in FIG. 1 of the present invention, a concavo-convex stripe is provided only on the surface of one electrode, and the electrode on the side where the concavo-convex stripe is formed is subjected to vertical alignment treatment to provide the concavo-convex stripe. The alignment film is formed only on the opposite electrode side, which is not aligned, and the uniaxial alignment treatment is performed to control the shape of the domain-inverted domains of the liquid crystal molecules so as to have a striped shape, and to improve the gradation controllability as well. It forms an alignment state.

【0041】ストライプ状凸部を形成していない電極側
のみに配向膜を形成して一軸配向処理を施し、ストライ
プ状凸部を形成した対向電極側に垂直配向処理を施した
本発明の素子は、これと反対に凹凸の修飾を施した方の
基板の電極に配向膜を形成して一軸配向処理を施し、凹
凸の修飾を付けていない側に垂直配向処理を施したセル
に注入した場合に比較して、凹凸による配向の乱れが著
しく小さく、より一層良好な配向を得ることができた。
The element of the present invention in which the alignment film is formed only on the electrode side where the stripe-shaped protrusions are not formed and subjected to the uniaxial alignment treatment, and the counter electrode side where the stripe-shaped protrusions are formed is subjected to the vertical alignment treatment, , On the contrary, when an alignment film is formed on the electrode of the substrate with the irregularity modification and subjected to uniaxial orientation treatment, and is injected into the cell with the vertical orientation treatment on the side without the irregularity modification. In comparison, the disorder of the orientation due to the unevenness was remarkably small, and a better orientation could be obtained.

【0042】また、両側に配向膜を形成して両側に一軸
配向処理を施したセルにおいては、今回用いたような、
スメクチックC相での液晶分子のコーン角が20°以上
の液晶材料を配向させ、高コントラストの素子を作成し
てスイッチングさせることは難かしい。
Further, in the cell in which the alignment films are formed on both sides and the uniaxial alignment treatment is applied on both sides, as in this case,
It is difficult to align a liquid crystal material having a cone angle of liquid crystal molecules of 20 ° or more in the smectic C phase to form a high-contrast device and perform switching.

【0043】さらに、図1の素子は、凹凸修飾のある側
とない側の両側の基板に配向膜を形成して両側に一軸配
向処理を行い、コーン角の小さな液晶を注入して得られ
る素子と比較しても凹凸による配向の乱れは少なく、単
にコントラストが向上するという以上の特性の改善がみ
られた。これは、凹凸の修飾の上に形成された配向膜を
ラビングした場合には不可避である。凹部と凸部でのラ
ビング強度の違いや、凸部側面でのラビングの特異性等
が、図2の素子には存在し難いためだと考えられる。
Further, the device of FIG. 1 is obtained by forming alignment films on the substrates on both sides with and without ruggedness modification, performing uniaxial alignment treatment on both sides, and injecting a liquid crystal having a small cone angle. Compared with the above, the disorder of the orientation due to the unevenness was small, and the improvement of the characteristics beyond the improvement of the contrast was observed. This is unavoidable when the alignment film formed on the irregularity is rubbed. It is considered that it is difficult for the element of FIG. 2 to have the difference in the rubbing strength between the concave portion and the convex portion, the peculiarity of rubbing on the side surface of the convex portion, and the like.

【0044】従って、液晶の配向を素子設計の最大のポ
イントとする場合には図1に示した素子の形態が好まし
く用いられる。具体的には、高機能ではないが低コスト
の素子を作製する場合に適している。
Therefore, when the orientation of the liquid crystal is the maximum point of device design, the device form shown in FIG. 1 is preferably used. Specifically, it is suitable for manufacturing a low-cost element that does not have high function.

【0045】これに対して図2に示した形態の素子は、
より多諧調の高性能な表示素子として用いる場合に最適
である。但し、この場合には配向ができる限り良好にな
るように液晶材料との適合性を充分に考慮すべきであ
る。
On the other hand, the element of the form shown in FIG.
It is most suitable for use as a high-performance display device with more gradation. However, in this case, the compatibility with the liquid crystal material should be sufficiently considered so that the alignment is as good as possible.

【0046】本発明のうち図2に示した実施態様によれ
ば、一方の電極表面上にのみ凹凸ストライプを設け、凹
凸ストライプを形成した側のみに配向膜を形成して一軸
配向処理を行い、凹凸ストライプを形成していない対向
電極上には垂直配向処理を施すことによって、液晶分子
の分極反転ドメインの形状を縞状となるように制御し、
且つ階調制御性を向上させるとともにより多階調の表示
を行うことができる。
According to the embodiment shown in FIG. 2 of the present invention, the uneven stripes are provided only on the surface of one electrode, and the alignment film is formed only on the side where the uneven stripes are formed to perform the uniaxial alignment treatment. By subjecting the counter electrode on which the uneven stripe is not formed to the vertical alignment treatment, the shape of the domain inversion domain of the liquid crystal molecules is controlled to be a stripe shape,
In addition, it is possible to improve gradation controllability and perform display with more gradations.

【0047】ストライプ状凸部を形成した側に配向膜を
形成して一軸配向処理を施し、対向電極側に垂直配向処
理を施した素子は、これと反対に凹凸の修飾を施してい
ない方の基板に配向膜を形成して一軸配向処理を施し、
凹凸の修飾を付けた側に垂直配向処理を施したセルに注
入した場合に比較して、階調制御性を示す指標である、
γ=(飽和反転電圧)/(反転閾値電圧)の値をより大
きくすることができ、階調表示の制御性を向上させるこ
とができる。この素子の印加電圧−透過率特性を図7の
(A)に、凹凸修飾を施していない方の界面に配向膜を
形成して一軸配向処理を行い、凹凸修飾を施した方の界
面に垂直配向処理を行った素子の電圧−透過率特性を図
7の(B)に、また、ストライプ状凸部の修飾を施して
いない素子の電圧−透過率特性を図7の(C)に示す。
本発明の形態の素子が最も階調制御性に優れていること
が明らかである。
On the other hand, in the element in which the alignment film is formed on the side where the stripe-shaped convex portions are formed, the uniaxial alignment treatment is performed, and the vertical alignment treatment is performed on the counter electrode side, the one having no irregularity modification is formed. An alignment film is formed on the substrate and uniaxial alignment treatment is applied,
It is an index showing the gradation controllability, as compared with the case where it is injected into a cell which has been subjected to vertical alignment treatment on the side with the irregularity modification.
The value of γ = (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage) can be increased, and the controllability of gradation display can be improved. The applied voltage-transmittance characteristic of this device is shown in FIG. 7A. An alignment film was formed on the interface without the irregularity modification, and uniaxial alignment treatment was performed to make it perpendicular to the interface with the irregularity modification. The voltage-transmittance characteristic of the element subjected to the alignment treatment is shown in FIG. 7B, and the voltage-transmittance characteristic of the element in which the stripe-shaped convex portions are not modified is shown in FIG. 7C.
It is apparent that the element of the form of the present invention has the highest gradation controllability.

【0048】さらに、凹凸修飾のある側とない側の両側
の基板に配向膜を形成して両側に一軸配向処理を行い、
本発明で用いたものよりもコーン角の小さな液晶を注入
して得られる素子の特性と比較した場合、本発明の素子
では、コントラストが高いのみならず、階調制御性を示
す指標である、γ=(飽和反転電圧)/(反転閾値電
圧)の値も更に大きくなっており、階調制御性に優れて
いた。これは、凹凸がある面をラビングしたために形成
された配向規制力の場所による分布が、ある程度の閾値
の変化を作り出し、その変化が対向基板の配向規制力の
ない、図2の形態の場合の方が顕著に現われるためであ
ると考えられる。
Further, an alignment film is formed on the substrates on both sides with and without the irregularity modification, and uniaxial alignment treatment is performed on both sides.
When compared with the characteristics of an element obtained by injecting a liquid crystal having a smaller cone angle than that used in the present invention, the element of the present invention is an index showing not only high contrast but also gradation controllability, The value of γ = (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage) was further increased, and the tone controllability was excellent. This is because in the case of the configuration of FIG. 2, where the distribution of the alignment regulating force formed by rubbing the uneven surface creates a change in the threshold value to some extent, and the change does not have the alignment regulating force of the counter substrate. It is thought that this is because it appears more markedly.

【0049】[0049]

【実施例】【Example】

(実施例1)図8に本実施例の液晶表示素子の画素パタ
ーンを示す。61の正方形部が各画素を示しており、6
2は基板上の透明薄膜電極上に設けられたストライプ凸
部である。画素61のサイズは一辺が200μm、スト
ライプ凸部の幅は3μm、スペースは5μmである。図
9に図8中のa−a′線によるセルの断面を示す。ガラ
ス基板71、72上にITO73、74が厚み150n
m程で成膜されており、2度のフォトリソグラフィーの
工程により画素パターン、及びストライプパターンが形
成されている。75がストライプ凸部であり、ストライ
プパターンの段差は約70nmである。さらにその上に
ポリシロキサン77をスピン塗布してある。一方、スト
ライプ凸部を施していない側の電極表面には、ポリイミ
ド76を約20nmの厚さで成膜し、ラビング処理を施
してある。ラビング方向は、上下の基板を貼り合わせた
場合に対向電極上の凹凸ストライプ修飾のストライプの
長手方向に平行になる方向である。その後、2枚の基板
はセルギャップ1.2μmで貼り合わせられている。そ
のギャップ中に、強誘電性液晶を注入してある。強誘電
性液晶としては、
(Embodiment 1) FIG. 8 shows a pixel pattern of the liquid crystal display element of this embodiment. The square portion of 61 indicates each pixel, and 6
Reference numeral 2 denotes a stripe convex portion provided on the transparent thin film electrode on the substrate. The size of the pixel 61 is 200 μm on a side, the width of the stripe convex portion is 3 μm, and the space is 5 μm. FIG. 9 shows a cross section of the cell along the line aa 'in FIG. ITOs 73 and 74 have a thickness of 150 n on the glass substrates 71 and 72.
The film is formed in about m, and the pixel pattern and the stripe pattern are formed by two photolithography steps. Reference numeral 75 denotes a stripe convex portion, and the step of the stripe pattern is about 70 nm. Furthermore, polysiloxane 77 is spin-coated thereon. On the other hand, on the surface of the electrode on which the stripe convex portion is not formed, polyimide 76 is formed into a film having a thickness of about 20 nm and subjected to rubbing treatment. The rubbing direction is a direction in which the upper and lower substrates are parallel to the longitudinal direction of the stripes of the uneven stripe modification on the counter electrode when the substrates are bonded to each other. After that, the two substrates are bonded together with a cell gap of 1.2 μm. Ferroelectric liquid crystal is injected into the gap. As a ferroelectric liquid crystal,

【0050】[0050]

【外1】 という相系列を有し、30℃における液晶分子のチルト
角が25.3℃であるものを用いた。
[Outer 1] And a tilt angle of liquid crystal molecules at 30 ° C. of 25.3 ° C. was used.

【0051】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは非常に良好な配向を示し、凸部での配向の乱れ
もほとんどなかった。
A liquid crystal cell was prepared as described above. This cell showed a very good orientation, and there was almost no disorder in the orientation at the convex portion.

【0052】本発明の素子、ストライプ状凹凸修飾を施
していない素子、及び、本発明と反対に凹凸修飾を形成
した方の電極表面に配向膜を形成して一軸配向処理を行
い、平坦な側の電極表面に垂直配向処理を行った素子の
3種類の素子に同じ液晶材料を注入して、配向性の評価
を行った。配向性の評価は、上下の偏光板をパラニコル
の状態にした時の透過率を100%として、再びクロス
ニコルに戻した場合に消光位で測定される透過率T0
もって評価した。尚、3種類のセルは作製方法、液晶材
料、配向膜、垂直配向処理、セルギャップ等は全て同じ
である。3種類の素子で測定されたT0 を表1に示す。
A uniaxial alignment treatment is performed by forming an alignment film on the surface of the element of the present invention, the element not subjected to the stripe-shaped irregularity modification, and the electrode surface on which the irregularity modification is formed, which is the opposite of the present invention. The same liquid crystal material was injected into three types of devices, in which the electrode surface of (1) was subjected to vertical alignment treatment, and the orientation was evaluated. The orientation was evaluated based on the transmittance T 0 measured at the extinction position when the transmittance was 100% when the upper and lower polarizing plates were in the para-Nicol state, and when returning to crossed Nicols again. The three types of cells have the same manufacturing method, liquid crystal material, alignment film, vertical alignment treatment, cell gap, and the like. Table 1 shows T 0 measured with the three types of devices.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】この表から、本発明の素子のT0 値は、凹
凸を全く形成していない素子のT0値とほぼ同じである
ことが明らかで、このことは、本発明の素子では、凹凸
を形成してことによる配向の乱れがほとんどないという
ことを明瞭に示している。
[0054] From this table, T 0 value of the element of the present invention, will be apparent that T 0 value of the element that does not form any unevenness to be approximately the same, this is, the device of the present invention, uneven It is clearly shown that there is almost no disorder in the orientation due to the formation of the.

【0055】本実施例で得られた素子において、2つの
消光位位置のなす角度は30℃で41.6°と液晶分子
のチルト角の2倍に近い値であり、高コントラストが達
成できた。スメクチックC相での層法線方向はストライ
プパターンの長手方向とほぼ平行であった。
In the device obtained in this example, the angle formed by the two extinction positions was 41.6 ° at 30 ° C., which was a value close to twice the tilt angle of the liquid crystal molecules, and high contrast could be achieved. . The layer normal direction in the smectic C phase was substantially parallel to the longitudinal direction of the stripe pattern.

【0056】このセルの上下電極間に図10に示すよう
なパルス電圧を印加し、光学応答特性を測定した。本実
施例ではΔt=20μsec、Vap=15〜30Vとし
た。以下、光学特性評価にはこの印加電圧波形を用い
た。
A pulse voltage as shown in FIG. 10 was applied between the upper and lower electrodes of this cell, and the optical response characteristics were measured. In this embodiment, Δt = 20 μsec and V ap = 15 to 30 V. Hereinafter, this applied voltage waveform was used for optical characteristic evaluation.

【0057】4×4のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Vapを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図5(A)に模式的に示したような縞状のド
メインが観測され、印加電圧の増大に伴って縞の幅が広
がっていく様子が認められた。
In a 4 × 4 matrix, different pulse voltages V ap were applied in the initial black state and the inverted domain shape was observed. As a result, a striped domain as schematically shown in FIG. 5A was observed. It was confirmed that the width of the stripe widens as the applied voltage increases.

【0058】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element was very stable and excellent in reproducibility, and the variation in the transmittance of each pixel was very small.

【0059】さらに、階調制御性を示す指標であるγ=
(飽和反転電圧)/(反転閾値電圧)の値は、ストライ
プ状凸部を形成しない素子ではγ=1.03であったも
のがγ=1.07と大きくなり階調制御性を向上させる
ことができた。
Further, γ = which is an index showing gradation controllability
The value of (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage) was increased from γ = 1.03 in the element in which the stripe-shaped convex portion was not formed to γ = 1.07 to improve the gradation controllability. I was able to.

【0060】(実施例2)図11に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。91の正方形部が各画素を
示しており、92は基板上の透明薄膜電極上に設けられ
たストライプ凸部である。画素91のサイズは一辺が2
00μm、ストライプ凸部の幅は3μmである。最もス
トライプ状凸部の密な箇所は1μmスペース、最も疎な
箇所は15μmスペースであり、段差は70nmであ
る。ラビング方向は実施例1と同じ、上下の基板を貼り
合わせた場合に対向電極上の凹凸ストライプ修飾のスト
ライプの長手方向に平行になる方向である。セルの作製
方法、液晶材料、配向膜、垂直配向処理、セルギャップ
等も実施例1と同じである。
(Embodiment 2) FIG. 11 shows a pixel pattern of the liquid crystal display element of this embodiment. A square portion of 91 indicates each pixel, and 92 is a stripe convex portion provided on the transparent thin film electrode on the substrate. The size of the pixel 91 is 2 on each side.
00 μm, and the width of the stripe convex portion is 3 μm. The densest part of the stripe-shaped convex part is a 1 μm space, the sparsest part is a 15 μm space, and the step is 70 nm. The rubbing direction is the same as that in Example 1, and is a direction parallel to the longitudinal direction of the stripes of the uneven stripe modification on the counter electrode when the upper and lower substrates are bonded together. The cell manufacturing method, the liquid crystal material, the alignment film, the vertical alignment treatment, the cell gap and the like are the same as in the first embodiment.

【0061】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは非常に良好な配向を示し、凸部での配向の乱れ
もほとんどなかった。測定されたT0 の値は0.6で、
実施例1と同じであった。
A liquid crystal cell was prepared as described above. This cell showed a very good orientation, and there was almost no disorder in the orientation at the convex portion. The measured T 0 value is 0.6,
It was the same as in Example 1.

【0062】本実施例で得られた素子において、2つの
消光位位置のなす角度は30℃で41.2°と液晶分子
のチルト角の2倍に近い値であり、高コントラストが達
成できた。スメクチックC相での層法線方向はストライ
プパターンの長手方向とほぼ平行であった。
In the device obtained in this example, the angle formed by the two extinction positions was 41.2 ° at 30 ° C., which was a value close to twice the tilt angle of the liquid crystal molecules, and high contrast could be achieved. . The layer normal direction in the smectic C phase was substantially parallel to the longitudinal direction of the stripe pattern.

【0063】このセルの光学応答特性を実施例1と同様
の条件で測定した。
The optical response characteristics of this cell were measured under the same conditions as in Example 1.

【0064】4×4のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Vapを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図6に模式的に示したように、印加電圧の低
い場合にはストライプ間隔の小さい側にのみ縞状ドメイ
ンが出現し、印加電圧の増大に伴って縞のストライプ間
隔の広い側に伸びていく様子が認められた。
When a different pulse voltage V ap was applied in the initial black state in a 4 × 4 matrix and the inverted domain shape was observed, as shown schematically in FIG. 6, when the applied voltage was low, stripes were formed. It was confirmed that the striped domains appeared only on the side with a small interval and extended to the side with a wider stripe interval with the increase of the applied voltage.

【0065】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element was very stable and excellent in reproducibility, and the variation in the transmittance of each pixel was very small.

【0066】この素子の印加電圧−透過率特性を図12
に示す。(A)が本実施例のセルにおいて観測された特
性であり、(B)は凹凸の修飾を施していないセルにお
いて観測された特性である。階調制御性を示す指標であ
るγ=(飽和反転電圧)/(反転閾値電圧)の値は、ス
トライプ状凸部を形成しない素子ではγ=1.03であ
ったものがγ=1.14と大きくなり、ストライプの間
隔を画素内で変化させることにより非常に効果的に階調
制御性を向上させることができた。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element is shown in FIG.
Shown in. (A) is the characteristic observed in the cell of the present embodiment, and (B) is the characteristic observed in the cell without the irregularity modification. The value of γ = (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage), which is an index showing the gradation controllability, was γ = 1.03 in the element in which the stripe-shaped convex portion was not formed, but γ = 1.14. As a result, the gradation controllability could be improved very effectively by changing the stripe interval within the pixel.

【0067】以上説明した様に、実施例1、2によれ
ば、高コントラストの強誘電性液晶素子において、中間
調表示の再現性を良好に保ち、階調制御性を大きく向上
させることができるため、高階調数の中間調表示を行う
ことが可能となる。しかも、配向状態が極めて良好で再
現性が高い中間調表示を行うことができる。
As described above, according to Examples 1 and 2, in the high-contrast ferroelectric liquid crystal element, the reproducibility of halftone display can be kept good and the gradation controllability can be greatly improved. Therefore, it is possible to perform halftone display with a high gradation number. Moreover, it is possible to perform a halftone display in which the alignment state is extremely good and the reproducibility is high.

【0068】(実施例3)図13に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。71の正方形部が各画素を
示しており、72は基板上の透明薄膜電極上に設けられ
たストライプ凸部である。画素71のサイズは一辺が2
00μm、ストライプ凸部の幅は3μm、スペースは5
μmである。図14に図13中のa−a′線によるセル
の断面を示す。ガラス基板81、82上にITO83、
84が厚み150nm程で成膜されており、2度のフォ
トリソグラフィーの工程により画素パターン、及びスト
ライプパターンが形成されている。85がストライプ凸
部であり、ストライプパターンの段差は約70nmであ
る。さらにその上にポリイミド87を約20nmの厚さ
で成膜し、ラビング処理を施す。ラビング方向は、スト
ライプの長手方向に平行である。一方、ストライプ凸部
を施していない側の電極表面には、ポリシロキサン86
をスピン塗布してある。その後、2枚の基板はセルギャ
ップ1.2μmで貼り合わせられている。そのギャップ
中に、強誘電性液晶を注入してある。強誘電性液晶とし
ては、
(Embodiment 3) FIG. 13 shows a pixel pattern of the liquid crystal display element of this embodiment. A square portion 71 indicates each pixel, and 72 is a stripe convex portion provided on the transparent thin film electrode on the substrate. The size of the pixel 71 is 2 on each side.
00 μm, stripe convex width 3 μm, space 5
μm. FIG. 14 shows a cross section of the cell along the line aa 'in FIG. ITO83 on the glass substrate 81, 82,
84 is formed with a thickness of about 150 nm, and a pixel pattern and a stripe pattern are formed by two photolithography steps. Reference numeral 85 is a stripe convex portion, and the step of the stripe pattern is about 70 nm. Further, a polyimide 87 having a thickness of about 20 nm is formed thereon and a rubbing process is performed. The rubbing direction is parallel to the longitudinal direction of the stripe. On the other hand, polysiloxane 86 is formed on the electrode surface on the side where the stripe protrusions are not formed.
Is spin coated. After that, the two substrates are bonded together with a cell gap of 1.2 μm. Ferroelectric liquid crystal is injected into the gap. As a ferroelectric liquid crystal,

【0069】[0069]

【外2】 という相系列を有し、30℃における液晶分子のチルト
角が25.3℃であるものを用いた。
[Outside 2] And a tilt angle of liquid crystal molecules at 30 ° C. of 25.3 ° C. was used.

【0070】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは良好な配向を示し、且つ2つの消光位位置のな
す角度は30℃で41.0°と液晶分子のチルト角の2
倍に近い値であり、高コントラストが達成できた。スメ
クチックC相での層法線方向はストライプパターンの長
手方向とほぼ平行であった。
A liquid crystal cell was prepared as described above. This cell shows a good orientation, and the angle formed by the two extinction positions is 41.0 ° at 30 ° C., which is 2 ° of the tilt angle of the liquid crystal molecules.
It was a value close to twice, and high contrast could be achieved. The layer normal direction in the smectic C phase was substantially parallel to the longitudinal direction of the stripe pattern.

【0071】このセルの上下電極間に図10に示したよ
うなパルス電圧を印加し、光学応答特性を測定した。本
実施例ではΔt=20μsec、Vap=15〜30Vと
した。以下、光学特性評価にはこの印加電圧波形を用い
た。
A pulse voltage as shown in FIG. 10 was applied between the upper and lower electrodes of this cell, and the optical response characteristics were measured. In this embodiment, Δt = 20 μsec and V ap = 15 to 30 V. Hereinafter, this applied voltage waveform was used for optical characteristic evaluation.

【0072】4×4のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Vapを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図5(A)に模式的に示したような縞状のド
メインが観測され、印加電圧の増大に伴って縞の幅が広
がっていく様子が認められた。
When a different pulse voltage V ap was applied in the initial black state in a 4 × 4 matrix to observe the inversion domain shape, a striped domain as schematically shown in FIG. 5A was observed. It was confirmed that the width of the stripe widens as the applied voltage increases.

【0073】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element was very stable and excellent in reproducibility, and the variation in transmittance of each pixel was very small.

【0074】さらに、階調制御性を示す指標であるγ=
(飽和反転電圧)/(反転閾値電圧)の値は、ストライ
プ状凸部を形成しない素子ではγ=1.03であったも
のがγ=1.10と大きくなり、階調制御性を向上させ
ることができた。
Further, γ = which is an index showing the gradation controllability
The value of (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage) was increased from γ = 1.03 in the element in which the stripe-shaped convex portion was not formed to γ = 1.10 to improve the gradation controllability. I was able to.

【0075】(実施例4)図15に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。1001の正方形部が各画
素を示しており、1002は基板上の透明薄膜電極上に
設けられたストライプ凸部である。画素1001のサイ
ズは一辺が200μm、ストライプ凸部の幅は3μmで
ある。最もストライプ状凸部の密な箇所は1μmスペー
ス、最も疎な箇所は15μmスペースであり、段差は7
0nmである。ラビング方向は実施例3と同じストライ
プの長手方向に平行な方向で、作製方法、液晶材料、配
向膜、垂直配向処理、セルギャップ等も実施例3と同じ
である。
(Embodiment 4) FIG. 15 shows a pixel pattern of the liquid crystal display element of this embodiment. A square portion of 1001 indicates each pixel, and 1002 is a stripe convex portion provided on the transparent thin film electrode on the substrate. The size of the pixel 1001 is 200 μm on a side, and the width of the stripe convex portion is 3 μm. The densest part of the stripe-shaped convex part is a 1 μm space, the sparsest part is a 15 μm space, and the step is 7
It is 0 nm. The rubbing direction is parallel to the longitudinal direction of the same stripe as in Example 3, and the manufacturing method, liquid crystal material, alignment film, vertical alignment treatment, cell gap, etc. are the same as in Example 3.

【0076】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは良好な配向を示し、且つ2つの消光位位置のな
す角度は30℃で41.4°と液晶分子のチルト角の2
倍に近い値であり、高コントラストが達成できた。スメ
クチックC相での層法線方向はストライプパターンの長
手方向とほぼ平行であった。
A liquid crystal cell was prepared as described above. This cell shows a good orientation, and the angle formed by the two extinction positions is 41.4 ° at 30 ° C., which is 2 ° of the tilt angle of the liquid crystal molecules.
It was a value close to twice, and high contrast could be achieved. The layer normal direction in the smectic C phase was substantially parallel to the longitudinal direction of the stripe pattern.

【0077】このセルの光学応答特性を実施例3と同様
の条件で測定した。
The optical response characteristics of this cell were measured under the same conditions as in Example 3.

【0078】4×4のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Vapを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図6に模式的に示したように、印加電圧の低
い場合にはストライプ間隔の小さい側にのみ縞状ドメイ
ンが出現し、印加電圧の増大に伴って縞のストライプ間
隔の広い側に伸びていく様子が認められた。
In a 4 × 4 matrix, different pulse voltages V ap were applied in the initial black state, and the inversion domain shape was observed. As shown schematically in FIG. 6, when the applied voltage is low, stripes are formed. It was confirmed that the striped domains appeared only on the side with a small interval and extended to the side with a wider stripe interval with the increase of the applied voltage.

【0079】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element was very stable and excellent in reproducibility, and the variation in transmittance between pixels was very small.

【0080】この素子の印加電圧−透過率特性を図16
に示す。(A)が本実施例のセルにおいて観測された特
性であり、(B)は凹凸の修飾を施していないセルにお
いて観測された特性である。階調制御性を示す指標であ
るγ=(飽和反転電圧)/(反転閾値電圧)の値は、ス
トライプ状凸部を形成しない素子ではγ=1.03であ
ったものがγ=1.20と大きくなり、ストライプの間
隔を画素内で変化させることにより非常に効果的に階調
制御性を向上させることができた。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element is shown in FIG.
Shown in. (A) is the characteristic observed in the cell of the present embodiment, and (B) is the characteristic observed in the cell without the irregularity modification. The value of γ = (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage), which is an index showing the gradation controllability, was γ = 1.03 in the element in which the stripe-shaped convex portion was not formed, but γ = 1.20. As a result, the gradation controllability could be improved very effectively by changing the stripe interval within the pixel.

【0081】以上説明した様に、実施例3、4によれ
ば、高コントラストの強誘電性液晶素子において、中間
調表示の再現性を良好に保ち、階調制御性をより一層大
きく向上させることができるため、より高階調数の中間
調表示を行うことが可能となる。
As described above, according to Examples 3 and 4, in the high contrast ferroelectric liquid crystal element, the reproducibility of halftone display is kept good and the gradation controllability is further improved. Therefore, it is possible to perform halftone display with a higher number of gradations.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明によれば高コントラストで、良好
な中間調表示が行える液晶素子を提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal element having a high contrast and capable of performing excellent halftone display.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施態様による液晶素子の模式的断
面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal element according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施態様による液晶素子の模式的
断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal element according to another embodiment of the present invention.

【図3】ストライプ状ドメインを説明する模式的平面図
である。
FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a striped domain.

【図4】ランダムなドメインを説明する模式的平面図で
ある。
FIG. 4 is a schematic plan view illustrating a random domain.

【図5】ストライプ状凸部を付与したセルにおいて観測
されるストライプ状ドメインを説明する平面図である。
FIG. 5 is a plan view illustrating a stripe domain observed in a cell provided with a stripe convex portion.

【図6】ストライプ状凸部の間隔を画素内で変化させた
セルにおける反転ドメインの形成を説明する平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view illustrating formation of an inversion domain in a cell in which the interval between stripe-shaped convex portions is changed within a pixel.

【図7】本発明の素子の印加電圧−透過率特性を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing applied voltage-transmittance characteristics of the device of the present invention.

【図8】実施例1の素子のストライプパターンを示す図
である。
8 is a diagram showing a stripe pattern of the device of Example 1. FIG.

【図9】実施例1の素子の断面図である。9 is a cross-sectional view of the device of Example 1. FIG.

【図10】駆動印加電圧を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a drive applied voltage.

【図11】実施例2の素子のストライプパターンを示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing a stripe pattern of the device of Example 2;

【図12】実施例2の素子の印加電圧−透過率特性を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing applied voltage-transmittance characteristics of the device of Example 2;

【図13】実施例3の素子のストライプパターンを示す
図である。
FIG. 13 is a diagram showing a stripe pattern of an element of Example 3;

【図14】実施例3の素子の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of an element of Example 3.

【図15】実施例4の素子のストライプパターンを示す
図である。
FIG. 15 is a diagram showing a stripe pattern of an element of Example 4;

【図16】実施例4の素子の印加電圧−透過率特性を示
す図である。
16 is a diagram showing an applied voltage-transmittance characteristic of the device of Example 4. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 上基板のITO 32 ストライプ状凸部 33 スペーサ 34 下基板のITO 35 配向膜 36 垂直配向処理層 37 強誘電性液晶 38 電極 39 電極 41 画素エリア 42 ストライプ状凸部 43 反転ドメイン 51 画素エリア 52 反転ドメイン 61 画素エリア 62 ストライプ状凸部 71、72 ガラス基板 73、74 ITO 75 ストライプ状凸部 76 ポリイミド 77 垂直配向処理層 91 画素エリア 92 ストライプ状凸部 31 ITO on the upper substrate 32 Striped convex portion 33 Spacer 34 ITO on the lower substrate 35 Alignment film 36 Vertical alignment layer 37 Ferroelectric liquid crystal 38 Electrode 39 Electrode 41 Pixel area 42 Stripe convex 43 Inversion domain 51 Pixel area 52 Inversion Domain 61 Pixel area 62 Stripe convex portion 71, 72 Glass substrate 73, 74 ITO 75 Stripe convex portion 76 Polyimide 77 Vertical alignment treatment layer 91 Pixel area 92 Stripe convex portion

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の対向電極間に配置した強誘電性液
晶を有する液晶表示素子において、該対向電極の片方の
電極表面上にストライプ状の凸部が形成され、且つ凸部
を形成した電極上に配向膜が形成され、さらに界面での
液晶分子の配向方向が基板に対して略平行となるような
一軸配向処理が施されており、前記対向電極の他方の電
極上には垂直配向処理が施されていることを特徴とする
強誘電性液晶素子。
1. A liquid crystal display device having a ferroelectric liquid crystal disposed between a pair of counter electrodes, wherein an electrode in which a stripe-shaped convex portion is formed on one electrode surface of the counter electrode and the convex portion is formed. An alignment film is formed on the top surface, and uniaxial alignment processing is performed so that the alignment direction of liquid crystal molecules at the interface is substantially parallel to the substrate. Vertical alignment processing is performed on the other electrode of the counter electrode. Ferroelectric liquid crystal element characterized by being provided with.
【請求項2】 一軸配向処理の方向がストライプ状凸部
の長手方向とほぼ平行であることを特徴とする請求項1
に記載の強誘電性液晶素子。
2. The uniaxial orientation treatment direction is substantially parallel to the longitudinal direction of the stripe-shaped protrusions.
A ferroelectric liquid crystal device according to item 1.
【請求項3】 ストライプ状凸部のピッチが画素内で均
一であることを特徴とする請求項1及び2に記載の強誘
電性液晶素子。
3. The ferroelectric liquid crystal device according to claim 1, wherein the pitch of the stripe-shaped convex portions is uniform within the pixel.
【請求項4】 ストライプ状凸部のピッチが画素内で不
均一であることを特徴とする請求項1及び2に記載の強
誘電性液晶素子。
4. The ferroelectric liquid crystal device according to claim 1, wherein the pitch of the stripe-shaped convex portions is non-uniform within the pixel.
【請求項5】 一対の対向電極間に配置した強誘電性液
晶を有する液晶表示素子において、該対向電極の片方の
電極表面上にストライプ状の凸部が形成され、且つ凸部
を形成した電極上には垂直配向処理が施されており、前
記対向電極の他方の電極上には配向膜が形成され、且つ
界面での液晶分子の配向芳香が基板に対して略平行とな
るような一軸配向処理が施されていることを特徴とする
強誘電性液晶素子。
5. A liquid crystal display device having a ferroelectric liquid crystal disposed between a pair of counter electrodes, wherein an electrode in which a stripe-shaped convex portion is formed on one electrode surface of the counter electrode and the convex portion is formed. Vertical alignment treatment is performed on the upper surface, an alignment film is formed on the other electrode of the counter electrode, and uniaxial alignment in which the alignment fragrance of liquid crystal molecules at the interface is substantially parallel to the substrate. A ferroelectric liquid crystal device characterized by being treated.
【請求項6】 一軸配向処理の方向がストライプ状凸部
の長手方向とほぼ平行であることを特徴とする請求項5
に記載の強誘電性液晶素子。
6. The direction of the uniaxial alignment treatment is substantially parallel to the longitudinal direction of the stripe-shaped protrusions.
A ferroelectric liquid crystal device according to item 1.
【請求項7】 ストライプ状凸部のピッチが画素内で均
一であることを特徴とする請求項5及び6に記載の強誘
電性液晶素子。
7. The ferroelectric liquid crystal device according to claim 5, wherein the pitch of the stripe-shaped convex portions is uniform in the pixel.
【請求項8】 ストライプ状凸部のピッチが画素内で不
均一であることを特徴とする請求項5及び6に記載の強
誘電性液晶素子。
8. The ferroelectric liquid crystal element according to claim 5, wherein the pitch of the stripe-shaped convex portions is non-uniform within the pixel.
【請求項9】 一対の対向電極間に配した強誘電性液晶
を有する液晶表示素子において、該対向電極の一方の表
面上にはストライプ状の凸部が形成されているととも
に、該対向電極のいずれか一方の表面上のみが垂直配向
処理されていることを特徴とする強誘電性液晶素子。
9. A liquid crystal display device having a ferroelectric liquid crystal disposed between a pair of counter electrodes, wherein a stripe-shaped convex portion is formed on one surface of the counter electrode, and the counter electrode of the counter electrode is formed. A ferroelectric liquid crystal device characterized in that only one surface thereof is subjected to vertical alignment treatment.
JP5095995A 1993-04-22 1993-04-22 Ferroelectric liquid crystal element Pending JPH06308498A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001281660A (en) * 2000-03-27 2001-10-10 Hewlett Packard Co <Hp> Liquid crystal device
JP2002202510A (en) * 2000-11-02 2002-07-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Liquid crystal display device and method of manufacturing for the same
US7573555B2 (en) 2003-10-10 2009-08-11 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display and electronic apparatus

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